Многоэлементный пьезоэлектричес-кий преобразователь

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски нСоциапистическикРеспублик 1839073Мщгг(51) М, Кл. Н 04 К 17/00 еаударстееннмй комитет СССР нв делам изобретений н аткрцтнй(23 ) П р нор нтет Опубликовано 15,06,81. Бюллетень М 22(53) УДК 681 8: :534.232 (088.8) Дата опубликования описания 18,06,81(72) Авторы изобретения Р, И, Бурштейн и Ю. А. Зюрюкин 1Научно-исследовательский институт механики ифизики .при Саратовском государственном университетеим, Н. Г, ЧернышевскогоИзобретение относится к СВЧ акустике и может быть использовано при разработке твердотелых линий задержки акустоэлектронных и акустооптических устройств,Известны пьезоэлектрические преобразователи, состоящие из двух тонких ме -таллических электродов, нанесенных назвукопровод, между которыми находитсяслой пьезоэлектрика 11 ,Такие преобразователи имеют большуюостатическую емкость, что приводит к сужению полосы рабочих частот, ухудшениюэффективности преобразования, к трудностям согласования с СВЧ-трактом. Наиболее близким по своей технической сущности к предложенному является . согласованный многоэлементный преобразователь для акустической линии задержки СВЧ диапазона, содержащий звукопровод с пьезоэлектрическим слоем, заключенным между последователькостьзо пар металлических электродов, в начале и в 2конце которой включены последовательныекомпенсирующие индуктивности 2,Недостатком такого преобразователяявляется недостаточно широкая полоса частот, а также то, что он согласуется спередающей линией только на фиксированной частоте.. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот пьезоэлектрического 1 бпреобразователя и согласование в широкойполосе частот.Цель достигается тем, что в многоэлементном пьезоэлектрическом преобразователе, содержащем звукопровод спьезоэлектрическим слоем, заключенныммежду последовательностью пар металлических электродов, расположенных другнад другом, один электрод каждой парысоединен перемычкой, имеющей вывод,с одним из электродов последующей пары, а другой - с одним из электродовпредыдущей, причем все выводы перемычек на длине, определяемой рабочей частотой, соединены между собой общим40 электродом, образующим вместе с одним иэ электродов крайней пары вход выход устройства.На чертеже иэображен многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь.На торцовую поверхность, выполненную в виде прямоугольного параллелепипеда, звуко- провода 1 нанесен ряд секционированных.металлических электродов 2 одинаковой геомет, рии. Исключение составляют первый и последний электроды 3 этого ряда, которые для облегчения подключения к внешней передающей линии имеют большие геометрические размеры.15Все электроды с одной стороны с помощью перемычек 4 попарно соединены. Све. рху наложен слой пьезоэлектрика 5 прямоугольной формы. На пьезоэлектрик нанесены такие же металлические секциони 20 рованные электроды 2, аналогичным образом попарно соединенные с помощью перемычек 4. Верхние. пары электродов должны быть смещены относительно нижних пар так, чтобы первый электрод первой верхней па 25 ры оказался над вторым электродом первой нижней, пары, второй электрод первой верхней пары - над первым электродом второй нижней пары и т.д.Нижний и верхний электроды в совокуп 30 ности с заключенным между ними пьезоэлектриком представляют собой элементарный конденсатор. Причем все элементарные конденсаторы включены последовательно, К каждой перемычке подсоединен вывод 6,35 переходящий с торцовой поверхности на бобоковые;грайи эвукопровода, где все они на определенной. длине в зависимости от рабочей частоты закорочены между собой общим замкнутым электродом 7. Стандартная передающая линия одним своим концом подсоединяется к широкому электроду первой (последней) пары, а другимк электроду, закорачивающему выводы 6.Преобразователь работает следующим 4 образом.При подаче напряжения на вход-выход 3-7 устройства в слое пьезоэлектрика 5 возбуждаются упругие волны, которые передаются далее в звукопровод 1. Или же наоборот, упругие волны, появившиеся в звукопроводе, преобразуются в электрическое напряжение на входе-выходе 3-7 устройства.Эквивалентная схема может быть ареа ставлена цепочкой последовательно соеди- ненных Т или П-образных ячеек фильтра высоких частот с активными потерями, обусловленными процессом преобразования электромагнитной энергии в акустическую,При малых потерях на ячейку схемаимеет полосу пропускания, простирающуукся от некоторой граничной частоты добесконечности, В полосе пропускания, начиная с некоторой частоты, большей граничной, волновое сопротивление являетсядействительной и почти постоянной величиной. Электрические параметры ячейкиС и 1 зависят от вида и толщины пьезоэлектрического материала и геометрических, размеров верхнего и нижнего эле:ктродов, образующих конденсатор, а такжедлины вывода,При заданном пьезоэлектрике вариацией этих геометрических размеров всегдаможно добиться, чтобы рабочая частотапьеэопреобразователя лежала бы вдалиот граничной частоты, обеспечивая равенство волнового сопротивления цепочки волновому сопротивлению стандартных передающих линий в широкой полосе частот,Предложенная конструкция пьезоэлектрического преобразователя позволяет продвинуться в коротковолновую часть СВЧдиапазона, обеспечивая хорошее согласование в широкой полосе рабочих частот.Кроме того, преобразователь имеет повышенную механическую прочность иэ-заотсутствия трущихся частей,формула изобретенияМногоэлементный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий звукопровод с пьезоэлектрическим слоем, заключенным между последовательностью пар металлических электродов, расположенных друг над другом, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, сцелью расширения диапазона рабочих частот и согласования во всей полосе частот, один электрод каждой пары соединен перемычкой, имеющей вывод, с одним иэ электродов последующей пары, а другой - с одним из электродов предыдущей, причем все выводы на длине, определяемой рабочей частотой, соединены между собой общим замкнутым электродом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Морозов А. И. и щз. Пьезополупроводниковые преобразователи и их применение М., Энергия, 1973.2, Патент США % 3893048,кл, 333/30, опублик, 1975 (прототип),839073 Составитель О, П ехред. И, Асталощ тор А. Долинин орректор Е. Рощк ойн иал П 1 П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Заказ 4183/5 Тираж 698 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж 35, Раущскан наб., д.